plastiques et composites de fibres naturelles: application aux

ALENCAR
BRAVO
Étude de l’endommagement thermomécanique des pièces en bioplastiques et composites de fibres naturelles: application aux
engrenages.
Direction : Demagna Koffi
Codirection : Lotfi Toubal, Fouad Erchiqui
Date de début de projet :
Date de fin de projet :
06/2010
08/2015
[email protected]
Problématique
Malgré leurs multiples avantages, l’usage intensif des matériaux plastiques et composites pose des
problèmes de développement durable dû à l’épuisement des ressources pétrolières non renouvelables
et à la pollution engendrée. L’alternative proposée dans ce projet consiste à étendre l’usage de
nouveaux plastiques d’origine végétale de type biolice et leurs composites de fibres de bois d’origine
papetière à la fabrication des pièces mécaniques. Des études expérimentales seront réalisées pour la
caractérisation du comportement mécanique et tribo-mécanique (échauffement-usure) des matériaux.
Ensuite, l’étude de l’endommagement thermomécanique sera appliquée à des pièces mécaniques
réelles telles que les engrenages.
L’objectif de la recherche
Ce travail vise la mise en œuvre et l’étude de l’endommagement thermomécanique des pièces en
bioplastiques ou plastiques d’origine végétale et en composites de fibres naturelles pour une
application de transmission de puissance. Les objectifs spécifiques sont détaillés dans la section qui
suit :
1. Développer d’un nouveau matériau biocomposite,
2. Développer des critères et des modèles pour prédire l’endommagement du matériau de l’étude
3. Identifier la nature des dégradations et leurs conséquences sur les engrenages fabriqués avec
ce matériau
Méthodologie
Deux types de matrices équivalentes seront utilisés dans ce travail. Le polyéthylène ordinaire de basse
densité linéaire (LLDPE, Novacor ® HI-0753-H) de NOVA Chemicals. Sa densité spécifique est de 0,92
g / cm ³. Ensuite, nous allons augmenter la résine d’origine naturelle (SLL318) de Braskem®. Sa
densité spécifique est de 0,918 g/cm3. Fibres courtes de bouleau jaune (mesh 20-40) seront utilisées et
fournies par le Centre de recherche sur les matériaux lignocellulosiques (CRML).
Des essais de traction monotone et cyclique permettront de mesurer les propriétés élastiques de notre
matériau et le suivi de son endommagement grâce à des capteurs basés sur l’émission acoustique. Le
modèle d’endommagement associé au processus de dégradation mécanique et/ou hygrothermique
proposé ici sera basé sur le modèle introduit par Kachanov, postulant que l’endommagement d’un
matériau peut être interprété comme la densité des défauts affectant la matière.
Applications potentielles et retombées industrielles
Il serait très intéressant de remplacer les matériaux plastiques conventionnels non écologiques par des
équivalentes écologiques, moins chers, et avec des propriétés mécaniques améliorées. Il y a une
grande présence des engrenages plastiques dans le monde actuel, allant des objets de grande
précision jusqu’à des jouets. Par exemple : les imprimantes, les voitures contrôlées par télécommande
et horloges. Toute cette industrie pourrait bénéficier de nos développements, tant du point de vie
écologique qu’économique.